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Thème : Génétique et évolution. Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

Thème : Génétique et évolution. Chapitre 3 : De la ... · I. Mécanismes permettant l’évolution des populations au cours du ... la dérive génétique L’évolution de la

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Thème : Génétique et évolution.

Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

Biodiversité = diversité des écosystèmes.

La toundra

La taïga

La forêt tempéréeLa prairie tempérée

La garrigue

La forêt tropicale humideLa savane

La mangrove

Le désert chaudLa pelouse de montagne

La rivièreLe delta

Le lacLa mare

Les eaux polairesL’océan

Le récif de corail

Biodiversité = diversité des espèces.

Biodiversité = diversité des individus d’une même espèce.

La biodiversité telle qu’on l’observe actuellement est àla fois le résultat et une étapede l’évolution.

L’arbre du vivantUn ancêtre commun

Plusieurs millions

d’espèces actuelles

ou passées.

Du nouveauDu nouveau ……

Symbiose

Hybridisme et polyploïdie

Brassage au cours de la fécondation

Brassage intra-chromosomique

Transmission culturelle des

comportements

Modification de l’expression de

gènes du développement

Transferts horizontaux

Brassage inter-chromosomique

Anomalies au cours de la m éiose

Mutations

Quels sont les mécanismes évolutifs àl’origine d ’une modification de la biodiversité au cours du temps ?

(Modification de la biodiversité : modification d’une population, apparition ou disparition d’espèces)

Thème : Génétique et évolution.

I. M écanismes permettant l’évolution des populations au cours du temps.

Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

Une population

• individus de la même espèce

• vivant à proximité les uns des autres

• se reproduisant majoritairement entre eux

• ne possèdent pas les mêmes combinaisons d’allèles des gènes constituant leur génome.

L’évolution → transformation des populations au cours du temps.

• sélection naturelle

• dérive g énétique.

Thème : Génétique et évolution.

I. M écanismes permettant l’évolution des populations au cours du temps.

Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

A. La sélection naturelle.

Exemple de la phalène du bouleau.

Phalène blanche « typica »

Phalène noire « carbonaria »

Région non polluée

Région polluée

Expérience pour estimer la survie relative des 2 types de phalène.

Pour chaque milieu, c’est la forme qui a plus de mimétisme avec le tronc d’arbre qui a le taux de survie le plus élevé

Répartition des phalènes en Angleterre.

1900 1931 2007

Exemple des éléphants du parc d’Addo.

Sélection naturelle

Avant 1900

La présence de défenses est un caractère avantageux

Recherche de nourriture

Protection des petits

Combat

Reproduction

Plus de chances de survivre et de se

reproduire

Avant 1900

L’absence de défenses est un caractère désavantageux

Recherche de nourriture

Protection des petits

Combat

Reproduction

Moins de chances de survivre et de se

reproduire

Avant 1900

Moins de chances de survivre et de se

reproduire

Plus de chances de survivre et de se

reproduire

98% des éléphants possèdent des

défenses

2% des éléphants ne possèdent pas de

défenses

1900 1931 2007

Exemple des éléphants du parc d’Addo.

Sélection naturelle

Sélection naturelle

Début du braconnage pour l’ivoire

Entre 1900 et 1931

La présence de défenses est un caractère désavantageux

Chasse

Moins de chances de survivre et de se

reproduire

Entre 1900 et 1931

L’absence de défenses est un caractère avantageux

Non chassés

Plus de chances de survivre et de se

reproduire

Entre 1900 et 1931

Plus de chances de survivre et de se

reproduire

Moins de chances de survivre et de se

reproduire

50% des éléphantes possèdent des

défenses

50% des éléphants ne possèdent pas de

défenses

Cas des éléphantes du parc d’Addo (Afrique du sud).

Les éléphants avec défenses sont tués pour le commerce de l’ivoire

=> La sélection naturelle favorise les éléphants sansdéfenses.

Augmentation du nombre d’éléphantes sans défense sous l’effet de la sélection

naturelle

Sélection naturelle

La sélection naturelle est un concept proposé par Darwin en 1859, puis développé après lui par de nombreux scientifiques.

Sélection naturelle

Ce concept suppose:- Il existe une variabilité entre des individus

d’une même population.

- Cette variabilité ph énotypique est en partie liée à la variabilité allélique entre individus. Elle est donc en partie héréditaire .

- Parmi les caractères qui diffèrent entre individus, certains sont avantageux dans un environnement donn é et d’autres désavantageux dans un environnement donné.

Sélection naturelle

Individus possédant un caractère avantageux dans

un environnement donné

Augmentation de la probabilité de survie et de

reproduction

Propagationdu caractère (et éventuellement de l’allèle

déterminant ce caractère) dans la population

Individus possédant un caractère désavantageux

dans un environnement donné

Diminution de la probabilitéde survie et de reproduction

Régression (et même disparition) du caractère (et éventuellement de l’allèle

déterminant ce caractère) dans la population

Caractère sélectionn é

Plus de descendantsMoins de descendants

Caractère non sélectionn é / élimin é

Entraine une accumulation de modifications avantageuses dans un environnement donné = adaptation à un environnement donn é.

Sélection naturelle

Ces modifications sont apparues de manière aléatoire, se sont trouvées par hasard avantageuses et ont donc étésélectionnées.

L’évolution n ’est pas un mécanisme conscient ou poursuivant un but.

Sélection naturelle

Transformisme versus sélection naturelle

Thème : Génétique et évolution.

I. M écanismes permettant l’évolution des populations au cours du temps.

Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

A. La sélection naturelle.B. L’effet du hasard : la dérive génétique.

Hybridisme

fécondation

Brassage intra-chromosomique

Modification de l’expression de gènes

du développement

Transferts horizontaux

Brassage inter-chromosomique

Mauvaise disjonction des chromosomes lors de la méiose

Duplication de gènes

Polyploïdie

Le hasardà l’origine de la diversification des êtres vivants

Hasard et évolution de la diversité biologique : la dérive génétique

L’évolution de la fréquence d’un allèle qui ne confère ni avantage ni

inconvénient est aléatoire : il peut se répandre ou

disparaitre

Dérive génétique et taille de la population

Petite population (10 individus) => évolution très rapide : l’allèle se répand ou disparait

Grande population => l’allèle se maintient (le plus souvent)

la dérive génétique est d’autant plus marquée que la population est petite.

population initiale

croissance des populations

individus

fondateurs

individus

fondateurs

population 2

population 1

Un cas particulier de dérive génétique : l’effet fondateur

1900 1931 2007

Exemple des éléphants du parc d’Addo.

Sélection naturelle

Sélection naturelle

Début du braconnage pour l’ivoire

Création du parc naturel

d’Addo

Dérive génétique sur la population d’éléphantes du parc d’Addo

1931 : création du parc

Avoir ou non des défenses ne confère plus ni avantage ni

inconvénient

Le caractère évolue de façon aléatoire Augmentation

du nombre d’éléphantes sans défense

Reconstitution de l’histoire de la population d’éléphantes du parc d’Addo

Effet de la sélection naturelle => les éléphants avec défenses

sont favorisés => peu d’éléphants sans défense

Effet de la sélection naturelle => suite au braconnage, les

éléphants sans défense sont favorisés => leur proportion

augmente

Effet de la dérive

génétique=> le caractère

évolue de façon aléatoire

Chute d’une météorite (- 65 MA)

Autre effet du hasard

Disparition des dinosaures et de

nombreuses autres espèces ….

L’évolution des populations résulte donc des effets simultan és du hasard(dérive g énétique) et des différences de survie et de fertilité sous l’effet de la sélection naturelle .

Thème : Génétique et évolution.

I. M écanismes permettant l’évolution des populations au cours du temps.

Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

A. La sélection naturelle.B. L’effet du hasard : la dérive génétique.

II. La notion d’espèce.

La notion d’espèce est délicate

- critères phénotypiques,- interfécondité, - les données moléculaires..etc.

peut reposer sur des critères variés qui permettent d'apprécier le caractère plus ou moins distinct de deux populations

Remise en cause du critère phénotypique

Remise en cause du critère phénotypique

Remise en cause du critère phénotypique

Remise en cause du critère d’interfécondité : les hybrides fertiles

Remise en cause du critère d’interfécondité : les hybrides fertiles

Remise en cause du critère d’interfécondité : les hybrides fertiles

Pizzly

- Buffon en 1743: les animaux appartenant à la même espèce sont interféconds, tandis qu’il n’y a pas interfécondabilité entre individus d’espèces différentes, ou alors, leur croisement ne produit que des hybrides stériles

- Cuvier (1769-1832): une collection de tous les corps organisés, nés les uns des autres, ou de parents communs et de ceux qui leurs ressemblent, autant qu’ils se ressemblent entre eux

Evolution du concept d’espèce

Concept pré darwinien de l’espèce propose que cette entité regroupe tous êtres vivants qui se ressemblent, se reproduisent et produisent des descendants qui leur ressemblent.

La variation est considérée comme une anomalie.

Charles Darwin(1809-1882)

Je considère le terme d’espèce comme arbitrairement donné par pure commodité à l’ensemble d’individus se ressemblant beaucoup entre eux …… .

Evolution du concept d’espèce

Définition post Darwinienne de l’espèce

Une espèce peut donc être définie comme une population suffisamment isolée génétiquement d’une autre population

avec laquelle elle ne peut pas échanger d’allèles ou de comportement.

Son existence est temporaire.

Thème : Génétique et évolution.

I. M écanismes permettant l’évolution des populations au cours du temps.

Chapitre 3 : De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité

A. La sélection naturelle.B. L’effet du hasard : la dérive génétique.

II. La notion d’espèce.

III. La spéciation.

� Isolement géographique� Isolement écologique

Les raisons possibles d’un isolement génétique

Un animal ne s’adapte pas à son environnement . Il ne subit pas une modification POUR mieux vivre.

Spéciation avec isolement géographique

Changement des conditions du milieu peuvent conduire à l’isolement géographique de 2 populations d’une même espèce

formation d’une île, d’un cour d’eau, d’une chaine de montagne, discontinuité du milieu.

Un exemple de spéciation avec isolement géographique

� Isolement géographique� Isolement écologique

Les raisons possibles d’un isolement génétique

Un exemple de spéciation sans isolement géographique

Isolement écologique

Ex 8 p 79

La spéciation nécessite un isolement reproducteur

Les 2 populations ne peuvent plus échanger d’allèles.- accumulent des différences génétiques- évoluent indépendamment l’une de l’autre

→→→→ hasard (dérive génétique)→→→→ la sélection naturelle

Formation de 2 espèces différentes.

Dodo de l’île Maurice

Disparition d’une espèce

Disparition d’une espèce

Elle se forme lorsqu’une population s’isole génétiquement d’une autre population

Une esp èce n’existe donc que pendant un laps de temps fini.

Elle dispara ît si l'ensemble des individus qui la composent disparaissent ou cessent d'être

isolés génétiquement.